СВОЙСТВА СТРУКТУРИРОВАННЫХ СИСТЕМ РАЗЛИЧНОГО ФАЗОВОГО СОСТАВА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ

СВОЙСТВА СТРУКТУРИРОВАННЫХ СИСТЕМ РАЗЛИЧНОГО ФАЗОВОГО СОСТАВА

Чаусов Д.Н., Курилов А.Д., Кучеров Р.Н.

ФГБУН ФИЦ «Институт общей физики им. Прохорова Российской академии наук»,

119991, Россия, Москва, ул. Вавилова, 38 [email protected]

Процессы самоорганизации и формирования структур в органических системах представляют огромный интерес в медицине и биологии [1, 2]. При применении методов ориентационной организации молекул можно объяснить кристаллизацию гемоглобина в эритроцитах, которая приводит к инфаркту мозга и сердца, взаимодействие в молекулах гемоглобина-S, ответственные за болезнь «серповидная анемия», которой страдают миллионы людей и многие другие явления.

Представлено обобщение работ авторов по межмолекулярному взаимодействию и самоорганизации наноструктур в полимерных и жидкокристаллических (ЖК) средах. Теоретически и экспериментально рассматривается вопрос вклада ближнего ориентационного порядка в химические потенциалы компонентов в системе полимер - растворитель и поведение критических температур растворения, второго вириального коэффициента и коэффициента набухания [3]. Рассмотрены возможности контроля и настройки свойств жидкокристаллических композитов путём задания необходимой надструктуры из наночастиц.

Рассматривается модель, объясняющая экспериментальную зависимость азимутальной и полярной энергий сцепления мезогена с поверхностью от параметра порядка. Найдены зависимости полярной и азимутальной энергии сцепления молекулы мезогена с поверхностью от параметра порядка и от числа атомов в молекуле мезогена.

Обсуждается вопрос влияние наночастиц (НЧ) золота на диэлектрические, электрооптические и реологические параметры жидкокристаллической смеси, характеризующие быстродействие устройств на основе жидких кристаллов в широком интервале концентраций [4-6]. Установлено, что в полученных системах ЖК-НЧ наблюдаются структурные перестройки в области низких концентраций, приводящие к увеличению жёсткости жидкокристаллической матрицы к поперечному изгибу, уменьшению времён отклика и порогового напряжения перехода Фредерикса, а также росту анизотропии диэлектрической проницаемости и показателя преломления. Наблюдается специфичность воздействия сверхвысоких разведений (СВР) на ЖК-смесь. Температура фазового перехода образца ЖК (без НЧ) в присутствии СВР ЖК статистически значимо меняется на 0.5°С по сравнению с контролем, а образец ЖК с НЧ в присутствии СВР НЧ - на 0.7°С по сравнению с соответствующим контролем с НЧ.

Обсуждается вопрос влияние функциональных наночастиц углерода на диэлектрические свойства холе-стерического жидкого кристалла. При добавлении наноразмерных фрагментов шунгита наблюдается появление дисперсии компонент диэлектрической проницаемости с определённой пороговой концентрации, а также изменение фазовой диаграммы системы. Обнаружена дисперсия диэлектрической проницаемости, которая обусловлена появлением дополнительных релаксационных процессов и является существенно более протяжённой, чем наблюдаемая при процессах, хорошо описываемых классической теорией Дебая.

1. McManus, J. J., Charbonneau, P., Zaccarelli, E., & Asherie, N. (2016). The physics of protein self-assembly. Current opinion in colloid & interface science, 22, 73-79. 2. Zeng, R., Lv, C., Wang, C., & Zhao, G. (2021). Bionanomaterials based on protein self-assembly: Design and applications in biotechnology. Biotechnology Advances, 52, 107835. 3. Дадиванян А.К., Ноа О.В., Чаусов Д.Н., Игнатов Ю.А. Определение критических величин при образовании растворов полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 2008. - Т. 50. - № 2. - с. 354-359. 4. Chausov, D. N., Kurilov, A. D., Kucherov, R. N., Simakin, A. V., & Gudkov, S. V. (2020). Electro-optical performance of nematic liquid crystals doped with gold nanoparticles. Journal of Physics: Condensed Matter, 32(39), 395102. 5. Chausov, D. N., Kurilov, A. D., Smirnova, A. I., Stolbov, D. N., Kucherov, R. N., Emelyanenko, A. V., ... & Usol'tseva, N. V. (2023). Mesomorphism, dielectric permittivity, and ionic conductivity of cholesterol tridecylate doped with few-layer graphite fragments. Journal of Molecular Liquids, 374, 121139. 6. Chausov, D. N., Kurilov, А. D., Kazak, А. V, Smirnova, А. I., Belyaev, V. V., Gevorkyan, Е. V., & Usol'tseva, N. V. (2019). Conductivity and dielectric properties of cholesteryl tridecylate with nanosized fragments of fluorinated graphene. Journal of Molecular Liquids, 291, 111259.